超聲造影評估高血壓腎臟損害的應用現狀及展望

陳園園 綜述，李明星 審校

原發性高血壓（essential hypertension，EN）已成為全球范圍內嚴重影響人類健康的疾病，其發病率較高，達25%［1］，呈逐年上升趨勢，隨病程進展可并發心、腦、腎等靶器官損害［2］。腎臟既是血壓調節器官，又是高血壓損害的主要靶器官之一。作為心血管疾病進程的中間階段，EN 患者亞臨床靶器官損害時期極為關鍵［3］，及早發現高血壓腎臟損害，對延緩病程進展，改善患者預后十分有利。本文就超聲造影（contrast-enhanced ultrasound,CEUS）定量評價高血壓腎臟損害的應用現狀及其靶向超聲造影技術的發展前景進行綜述。

1 高血壓的臨床分型及分期

1.1 臨床分型 根據發病機制，可分為原發性高血壓及繼發性高血壓。也可以臨床表現為依據，將其分為：單純收縮壓增高型（高血管阻力型），為老年人最常見的類型，占高血壓人群的65%以上［4］；單純舒張壓增高型（高血容量型），此型老年人相對較少，主要表現為舒張壓增高，而收縮壓增高不明顯；收縮壓與舒張壓聯合增高型（混合型）。本文主要針對單純收縮壓增高型原發性高血壓進行闡述。

1.2 臨床分期 Ⅰ期：血壓超過高血壓的診斷標準，但是心臟、腦、腎臟等臟器無損害。Ⅱ期：血壓超過高血壓診斷標準，并伴有下列其中一項者：（1）左心室肥厚；（2）尿蛋白陽性或血肌酐輕度升高；（3）眼底動脈普遍或局部痙攣、狹窄。Ⅲ期：血壓持續升高，并伴有下列其中一項者：高血壓腦病或腦溢血、腦梗塞；心力衰竭（心功能不全）；腎功能衰竭（尿毒癥）；眼底出血或滲出、視乳頭水腫。將EN累及腎臟，造成腎內小動脈管壁硬化，并由此引起腎實質缺血、萎縮、硬化及纖維化，從而導致腎功能不全，實驗室指標、病理及影像學檢查出現異常，可伴或不伴臨床表現，最終走向腎衰竭的病理生理學過程稱為（良性）高血壓腎病（hypertensive nephropathy，HN）。可分為3 期［5］：1 期（微量白蛋白尿期）:以尿中白蛋白排泄率異常為特征，腎功正常，尿常規蛋白陰性；2期（臨床蛋白尿期）:以尿常規蛋白陽性24 h 尿蛋白定量＞0.5 g 為特征，腎功正常；3 期（腎衰竭期）:以Ccr 下降，Scr 升高為特征，分非透析期和透析期（尿毒癥期）。

2 高血壓腎損害的病理生理改變

目前高血壓腎損害的發病機制主要可歸納為三個因素：血流動力學因素、非血流動力學因素及遺傳學因素［6］。

2.1 血流動力學因素

2.1.1 血管活性物質平衡失調 腎小球內高壓所引起的血管內皮細胞功能受損及腎臟缺血，可使舒血管物質一氧化氮和前列環素生成減少，腎臟局部腎素-血管緊張素系統（RAS）激活，腎臟小動脈收縮。AngⅡ可直接刺激血管平滑肌細胞增生、肥厚，誘導腎臟系膜細胞產生轉化生長因子β1（TGF-β1），促進腎小球系膜細胞增生、細胞外基質（ECM）形成和沉積，最終導致腎小球硬化。AngⅡ被認為是最重要的促纖維化因子，在高血壓腎損害的發病過程中起重要作用。

2.1.2 腎血管阻力增加 在EN早期，腎內微動脈、微小動脈呈痙攣性狹窄，腎臟末梢循環血管床減少，血管阻力增高。隨著高血壓病程的延長，腎血管持續收縮，葉間動脈、弓形動脈、小葉間動脈和入球小動脈等腎小球前動脈可出現硬化及玻璃樣變，動脈管壁增厚，管腔狹窄，腎臟末梢血管床進一步減少，腎臟損害加重，導致腎小管、腎小球功能受損［7］。

2.1.3 腎臟自我調節功能失調 正常范圍的動脈壓水平（80～160 mm Hg）是維持腎臟自我調節功能的必要條件。當平均動脈壓超過上限,腎小球前動脈收縮被抑制,升高的血壓可直接傳遞到腎小球循環,造成腎小球內高壓、高灌注狀態。長期腎小球內高壓可引起腎小球損傷以至硬化,進而導致腎功能受損。

2.2 非血流動力學因素 主要涉及自身抗體形成，活性氧增加，炎癥反應及細胞凋亡等方面。Schiffrin EL等認為［8］高血壓靶器官結構重構的特征之一是存在明顯的炎癥反應，其通過生長因子或蛋白酶的激活或抑制誘導高血壓靶器官損害，血管緊張素II被認為是此炎癥反應的重要誘導因素［9-10］。研究發現［11］血管緊張素Ⅱ1型受體（AT1受體）結合激活的核轉錄因子通過上調促炎基因，促進了腎臟的局部炎癥反應。

3 超聲微泡造影劑

超聲微泡造影劑（microbubble ultrasound contrast agent，MUCA）是以蛋白質、脂質或多聚體為外殼包裹惰性氣體而形成的微球，平均直徑較紅細胞小（約2～10um），但進入血液后不從毛細血管溢出，不向組織間隙彌散，溶解度低，穩定性好，是理想的血池示蹤劑。通過靜脈輸入體內后，隨血流到達特定組織，產生良好的諧波信號，經超聲監控其顯影，增強組織的超聲顯像，最終通過呼吸排出體外，安全性較好，無腎毒性及心臟毒性［12-15］。微泡經血液循環到達腎臟后，僅僅在腎臟的血液循環中運行，不受腎小球濾過及腎小管轉運功能的影響，因此，腎臟是適合應用超聲造影方法評價血流灌注的器官［16］。目前臨床常用的超聲微泡造影劑是SonoVue，已證實其在一些實質性臟器的顯像中有良好的效果［17-18］。

4 CEUS評估HN腎臟血流灌注

腎臟血供占全身血供的20%,而92%～94%的腎血供分布于腎皮質,約5%分布于髓質,主要是外髓部［20］。目前，對腎臟血流灌注的影像學評價方法主要包括放射性核素掃描、CT、MRI及常規超聲影像技術。放射性核素掃描具有放射性，難以反復進行。CT 和MRI所用造影劑均非真正的血池示蹤劑，價格昂貴，操作復雜，且對腎臟功能存在不同程度影響，臨床應用受到限制。常規二維灰階聲像圖通常在腎功能衰竭的終末期才會出現明顯的腎臟形態學改變，同時易受腸氣干擾。常規彩色多普勒超聲在低速血流的檢出及量化腎血流量方面存在不足，且對探測角度依賴性較大，在評價腎實質血流灌注的應用方面存在缺陷，若需真實反映腎實質尤其是腎皮質的血流灌注狀況則較為困難［21-24］。CEUS 可彌補上述檢查方法的不足，大大提高成像的信噪比，且清晰顯示腎臟的末梢血流灌注變化［22］。

4.1 CEUS 定量分析技術 體內外實驗已證實，CEUS 的信號強度與血液內微泡濃度存在線性關系。將MUCA 注入體內后，微氣泡隨血液流經各組織器官，若以微氣泡為示蹤劑，觀察其在某器官組織內不同時刻的濃度變化，則可以時間為橫軸，濃度為縱軸，得到微氣泡的時間-濃度曲線,即時間-強度曲線（time-intensity curve，TIC），其反映了超聲造影劑增強強度隨時間變化的軌跡或動態過程，并以量化的方式接近真實地反映腎臟的血流灌注情況。由TIC 曲線得出的定量參數主要包括［20］：（1）峰值強度（maximum intensity,IMAX）：主要反映感興趣區的血容量；（2）達峰時間（timetopeak,T T P）：由腎皮質開始增強到造影劑灌注達峰值的時間；（3）曲線上升支斜率（sloperateofascendingcurve,A）；（4）曲線下面積（area under the curve，AUC）：與腎血流量呈線性相關,反映了血管內血流容積的變化。

4.2 CEUS定量評價HN腎臟血流灌注

4.2.1 CEUS 評價HN1 期腎臟血流灌注 血清尿素氮（BUN）、血肌酐（Scr）只有在腎小球濾過率下降至正常的1/3～1/2時才明顯升高,并且只能反映總體腎功能情況，不能反映單個腎臟的功能狀況，同時也可能受性別、肌肉代謝、藥物等因素影響。所以Scr、BUN并不是評價腎功能改變的早期敏感指標［25］。研究表明［26］EN患者腎臟末梢血流灌注異常在實驗室檢查出現異常之前已經存在。楊榮等［27］在窒息新生兒腎血流動力學改變與血清胱抑素C（Cys-C）的相關性研究中發現，腎血流動力學參數和Cys-C的敏感性均優于BUN、Scr，可作為新生兒窒息早期腎損害的敏感和可靠指標。

EN 導致腎內小動脈硬化狹窄，根據腎皮質血流灌注的改變與腎臟的病理變化關系，CEUS則可定量反映為造影劑微泡進入腎皮質的速度明顯減慢，腎皮質微泡灌注量減少，增強區域造影劑分布較正常腎臟稀疏、粗糙。董怡等［28］在評價超聲造影定量分析技術診斷早期腎功能損害臨床價值的研究中發現，超聲造影定量分析技術較常規Scr、BUN 檢查靈敏，有助于早期診斷腎功能損害。該實驗所選患者經核醫學腎圖檢查均存在不同程度的腎臟灌注改變，但Scr、BUN均在正常范圍內。注射造影劑后,腎臟依葉間動脈、弓形動脈、腎皮質、腎髓質的順序依次明顯增強，與正常腎臟相比，早期腎功能損害患者注射造影劑后腎皮質回聲增強強度降低,TIC 曲線上升緩慢,下降緩慢,達峰時間延遲,峰值強度降低，早期腎功能損害患者左、右腎的腎皮質AUC、A 均顯著高于正常腎臟,曲線達峰絕對值（DPI）均顯著低于正常腎臟。動物試驗方面［29］：通過分析超聲造影所獲得的感興趣區域時間-強度曲線及各參數，可對自發性高血壓大鼠早期腎血流灌注進行定量評價。此研究中，各周齡自發性高血壓大鼠較正常大鼠在曲線整體形態上更為寬大，并隨著高血壓大鼠周齡的增加,曲線寬大趨勢愈明顯。與同周齡正常大鼠相比，自發性高血壓大鼠TIC曲線達峰時間延遲,峰值強度減半時間延長,曲線下降斜率減慢。

各臨床及動物實驗表明［30-31］CEUS可較實驗室檢查更早地發現腎實質血流灌注異常，進而對高血壓腎臟損害的早期診斷以及定量評判腎臟損害程度提供有價值信息。

4.2.2 CEUS 監測HN2、3 期腎臟血流灌注 李建華等［32］在CEUS 評估慢性腎功能不全患者腎血流灌注的研究中發現，CEUS患者腎皮質血流灌注參數與患者血Scr、BUN 具有良好相關性，其中AUC、TTP、A與血Scr、BUN呈正相關，PI與血Scr、BUN呈負相關，其中AUC 與Scr、BUN 水平的相關性最好。Fang Ma等［17］利用超聲造影監測不同階段慢性腎臟疾病（CDK）患者的腎血流灌注發現：注射造影劑后第17s（皮質期），與無CDK 者相比，早、晚期腎病組造影劑強化速度明顯慢于無CDK 者；注射造影劑后第24s，早、晚期腎病組造影劑峰值強度（PI）明顯低于無CDK 者，達峰時間（TTP）較正常腎臟延長。分析時間-強度曲線：無CDK 者早、晚期腎病組曲線下面積AUC依次減小，曲線下降斜率依次減小。所以，在診斷評估HN慢性腎功能不全程度、對其進行監測隨訪及療效評價過程中，CEUS可以實時動態觀察腎皮質血流灌注過程，提供可反映慢性腎功能不全患者腎皮質血流灌注真實水平的客觀定量參數，具有安全無創、簡便快捷、可反復檢測等優勢。

5 展 望

隨著超聲分子成像技術的發展，靶向超聲造影的應用研究已不斷深入。根據高血壓腎損害的炎癥反應機制，有研究表明［33］損傷及炎癥灶的血管內皮對含PS 的脂質微泡有聚集作用，可引起靶向微泡造影劑在炎癥組織內快速大量聚集。已證實靶向微泡造影劑可在機體處于炎癥反應、血栓形成、新生血管形成、細胞凋亡等狀態下與配體特異性結合［34］。此為靶向超聲造影技術在分子水平實現HN 的早期診斷提供可能。動物實驗方面，Wang H 等［35］利用雙選靶向超聲造影劑在炎癥性腸病小鼠模型中成功實現了炎癥反應的分子成像。Yongping Lu等［36］發現攜帶有白細胞介素8（IL-8）單克隆抗體的靶向微泡造影劑可增加家兔動脈粥樣硬化斑塊的檢測靈敏度。另外利用在血管及微血管病變的病理生理過程中發揮重要作用的小分子［37］，使用整合有選擇性靶向分子的MUCA，有望進一步提高血管超聲成像的診斷能力，進而提高HN所致腎臟微小動脈病變的診斷靈敏性。

治療方面，目前已有通過高強度超聲波將注入體內的攜帶有特定DNA序列的微泡造影劑定位釋放于靶組織，從而在基因水平預防及治療糖尿病腎病的報道［38］。試想將標記有HN 相關炎癥因子受體抗體的靶向超聲造影劑靶向運送至腎臟，當其所攜帶的抗體與腎臟局部受體特異性結合后，是否有助于下調該受體活性，從而抑制或減輕高血壓所致腎臟炎癥反應，達到預防或治療高血壓腎病的目的，尚需進一步研究。

綜上所述，近年來因高血壓腎臟損害所致的慢性腎功能不全患者逐年增多，所以對HN的早期診斷及合理治療便顯得尤為重要。CEUS 定量分析技術較其他實驗室及影像學檢查方法更加及時、準確、安全地評價高血壓腎臟損害。與此同時，作為研究熱點的超聲分子成像技術在高血壓腎損害的診斷及治療方面也展現出較為廣闊的前景。不過，在CEUS所體現的諸多優勢背后，其固有的局限性亦無法避免，如CEUS診斷的準確性及可靠性受客觀因素影響較大、只能獲得相對局部或鄰近病灶的時相資料等。相信隨著研究的不斷深入，CEUS在腎臟疾病中的應用也將更加完善。

［1］Balam-Ortiz E,Esquivel-Villarreal A,Huerta-Hernandez D,et al.Hyper controls in genotype-phenotype an Hypertension［J］.2012,59:847-853.

［2］杜國峰，張志敏，向文海.高血壓患者動態動脈硬化指數對靶器官損害的早期預測［J］.臨床心血管病雜志，2011,27（8）:571-573.

［3］Yohei Doi,Yoshio Iwashima,Fumiki Yoshihara,et al.Association of Renal Resistive Index With Target Organ Damage in Essential Hypertension［J］.American Journal of Hypertension,2012,25（12）:1292-1298.

［4］王雪薇.對老年單純收縮期高血壓的治療關注［J］.中國心血管病研究雜志,2004，2（7）：173-174.

［5］王濟生，陳麗霞.高血壓腎病的中西醫防治［J］.中國中西醫結合腎病雜志,2001，2（10）:619-620.

［6］高秀林.高血壓腎損害發病機制的研究進展［J］.北京醫學,2007,29（9）：559-561.

［7］Bdani AK,Griffen KA.Pathophysiology of hypertensive renal damage implications for therapy［J］.Hypertension,2004,44（5）:595-601.

［8］Schiffrin EL.Vascular remodeling in hypertension:mechanisms and treatment［J］.Hy-pertension,2012,59:367-374.

［9］Ruiz-Ortega M，Ruperez M，Esteban V，et al.Angiotensin II:a key factor in the inflammatory and fibrotic response in kidney diseases［J］.Nephrol Dial Transplant,2006,21:16-20.

［10］Guzik TJ，Hoch NE，Brown KA，et al.Role of the T cell in the genesis of angiotensin II induced hypertension and vascular dysfunction［J］.J Exp Med,2007,204:2449-2460.

［11］Bart F.J.Heijnen，Jelly Nelissen，Helma van Essen，et al.Irreversible Renal Damage after Transient Renin-Angiotensin System Stimulation:Involvement of an AT1-Receptor Mediated Immune Response［J］.PLoS ONE,2013,8（2）:e57815.

［12］C.McArthur，G.M.Baxter.Current and potential renal applications of contrast-enh-anced ultrasound［J］.Clinical Radiology,2012,67（9）：909.

［13］Wilson SR,Burns PN.Microbubble-enhanced US in body imaging:what role［J］.Rad-iology,2010,257:24-39.

［14］Klibanov A.Ultrasound contrast agents:development of the field and current status［J］.Topics Curr Chem,2002,222:73-106.

［15］Cosgrove D.Angiogenesis imaging-ultrasound［J］.Br J Radiol,2003,76（1）:S43-49.

［16］Cosgrove D.Ultrasound contrast agents:an overview.［J］Eur J Radiol,2006,60（3）:324-330.

［17］Fang Ma，Yanqin Cang，Baozhen Zhao，et al.Contrast-enhanced ultrasound with SonoVue could accurately assess the renal microvascular perfusion in diabetic kidney damage［J］.Nephrol Dial Transplant,2012,10:1-7.

［18］Piscaglia F，Bolondi L.The safety of SonoVue in abdominal applications:retrospec-tive analysis of 23188 investigations［J］.Ultrasound Med Biol，2006，32:1369-1375.

［19］Kotopoulis S，Dimcevski G，Gilja OH,et al.Treatment of human pancreatic cancer using combined ultrasound,microbubbles,and gemcitabine:A clinical case study［J］.Med Phys,2013,40（7）:072902.

［20］羅志建，李明星.超聲造影監測兔腎缺血再灌注前后腎皮質、髓質血流灌注［J］.中國醫學影像技術,2011,27（8）：1533-1536.

［21］Antoine Schneider，Lynne Johnson，Mark Goodwin,et al.Bench-to-bedside review:Contrast enhanced ultrasonography-a promising technique to assess renal perf-usion in the ICU［J］.Critical Care,2011,15:157.

［22］羅志建，李明星.超聲造影和彩超監測兔腎缺血再灌注損傷腎血流灌注的對比研究［J］.重慶醫學,2012,41（1）：69-71.

［23］李建華，馮蕾.超聲造影評估慢性腎功能不全患者腎血流灌注的研究［J］.中國醫學影像學雜志,2012,20（7）：520-523.

［24］李明星，羅志建，陳曉梅.超聲造影與核素腎動態顯像在評價兔腎缺血再灌注損傷中的對比研究［J］.瀘州醫學院學報,2011,34（5）:607-611.

［25］Linden RA,Halpern EJ.Advances in transrectal ultrasound imaging of the prostate［J］.Semin Ultrasound CT MR,2007,28（4）:249-257.

［26］劉瑩瑩，呂清，項飛翔，等.彩色多普勒感興趣區定量技術評價原發性高血壓患者早期腎臟末梢血流灌注［J］.中國醫學影像技術,2009,25（2）:276-278.

［27］楊榮，李明星.窒息新生兒腎血流動力學改變與血清胱抑素C 的相關性研究［J］.中國現代醫藥雜志,2011,13（5）：66-68.

［28］董怡，王文平.超聲造影定量分析技術診斷早期腎功能損害的臨床價值［J］.上海醫學,2009,32，（3）：210-213.

［29］朱向明,吳赤球,李國杰，等.超聲造影增強顯像對自發性高血壓大鼠腎血流灌注的實驗研究［J］.中華超聲影像學雜志,2006,15，（11）；856-859.

［30］麻靜平，王健，史凱玲，等.應用超聲造影研究高血壓患者的腎臟血流灌注［J］.中西醫結合心腦血管病雜志,2011,9（8）:914-915.

［31］Le Dorze M，Bouglé A，Deruddre S，et al.Renal Doppler ultrasound:a new tool to assess renal perfusion in critical illness［J］.Shock,2012,37（4）:360-365.

［32］李建華，馮蕾.超聲造影評估慢性腎功能不全患者腎血流灌注的研究［J］.中國醫學影像學雜志,2012,20（7）：520-523.

［33］Lindner JR，Song J，Christiansen J，et al.Ultrasound assessment of inflammation and renal tissue injury with microbubbles targeted to P-selectin［J］.Circulation,2001,104（17）:107-112.

［34］Alzaraa A，Gravante G，Chung WY,et al.argeted microbubbles in the experimental and clinical setting［J］.Am J Surg,2012,204（3）:355-366.

［35］Wang H，Machtaler S，Bettinger T，et al.Molecular imaging of inflammation in inflammatory bowel disease with a clinically translatable dual-selectin-targeted US contrast agent:comparison with FDG PET/CT in a mouse mod［J］.Radiol,2013,267（3）:818-829.

［36］Yongping Lu，Jia Wei,Qinghua Shao.Assessment of atherosclerotic plaques in the rabbit abdominal aorta with interleukin-8 monoclonal antibody-targeted ultrasound microbubbles［J］.Mol Biol Rep,2013,40:3083-3092.

［37］Staub D，Partovi S，Imfeld S,et al.Novel applications of contrast-enhanced ultrasound imaging in vascular medicine［J］.Vasa,2013,42（1）:17-31.

［38］Leong-Poi H.Contrast ultrasound and targeted microbubbles:diagnostic and ther-apeutic applications in progressive diabetic nephropathy［J］.Semin Nephrol,2012,32（5）:494-504.